你聽說過“氧化還原生物學(xué)”嗎？如果你現(xiàn)在打開搜索引擎，會發(fā)現(xiàn)根本找不到它的專屬詞條。
氧化還原生物學(xué)目前是一個三級學(xué)科，在熱點頻出、如火如荼的生命科學(xué)領(lǐng)域顯得有點“冷門”“小眾”。但中國科學(xué)院生物物理研究所研究員、中國生物物理學(xué)會氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)分會會長陳暢說：“這個學(xué)科并非真的‘小眾’，相反，它是生命科學(xué)的核心領(lǐng)域之一。”
多年來，陳暢一直致力于推動氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的發(fā)展。起初這是一個寂寞的研究方向，但漸漸地，她遇到了許多志同道合的人——他們來自不同國家、不同領(lǐng)域，有著不同的學(xué)科背景，卻殊途同歸，對“氧化還原”萌生了濃厚的興趣。
《中國科學(xué)報》追蹤了這個發(fā)生在學(xué)術(shù)界的有趣故事。多位接受采訪的院士專家提議：應(yīng)當(dāng)通過發(fā)起大科學(xué)計劃，推動氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)打破發(fā)展中的“孤島效應(yīng)”，助力生命科學(xué)具體問題的突破，重塑人類對生命本質(zhì)的認(rèn)識。
什么樣的學(xué)科，被認(rèn)為是生命科學(xué)的核心？
氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)——直至今日，國際學(xué)術(shù)界仍未給出這個領(lǐng)域的明確定義。但與它密切相關(guān)的一些詞匯：自由基、SOD酶、抗氧化劑等，早已伴隨著食品飲料、保健品、護膚品等廣告，成為普羅大眾耳熟能詳?shù)母拍睢?span style="display:none">S4R流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點LLSUM.COM
這種奇異的處境背后，是氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)漫長而曲折的發(fā)展歷程。
早在1900年，美國化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一個有機自由基，從此開啟了自由基化學(xué)的時代。后來又有科學(xué)家提出著名的“自由基衰老學(xué)說”：自由基能氧化損傷DNA、蛋白質(zhì)等生物大分子，并不斷累積引起衰老——自由基生物學(xué)隨之興起。人們熟悉的SOD酶、花青素等主打“清除自由基”的保健品、護膚品，就是這個過程中涌現(xiàn)的產(chǎn)物。
1985年，德國科學(xué)家Helmut Sies首次提出氧化應(yīng)激的概念。自此，自由基生物學(xué)逐漸拓展為更為廣泛的氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)。
那是一個沸騰的“黃金時代”。一時間，“抗氧化”成了抗衰老、抗疾病的代名詞，大量研究在全世界遍地開花。然而許多歷時數(shù)年的大隊列人群實驗研究都以失敗告終。甚至在一些研究中，抗氧化措施導(dǎo)致了不良后果，例如有些抗氧化劑竟能促進肺癌轉(zhuǎn)移。這個領(lǐng)域很快沉寂了下來。
1996年，陳暢進入中國科學(xué)院生物物理研究所工作，研究對象正是當(dāng)時備受關(guān)注但又飽受質(zhì)疑的“自由基”。有學(xué)者犀利地把“自由基”點評為“萬金油”，認(rèn)為這個概念和各種疾病都能扯上關(guān)系，但其中真正的機理卻并不明晰。種種見聞和經(jīng)歷，讓陳暢開始重新審視這個學(xué)科的潛力和困境。
“在生命體中，每分每秒都在進行著氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。它們既對立又統(tǒng)一，共同構(gòu)成了生命活動的基礎(chǔ)與本質(zhì)。從這個意義上來講，氧化還原生物學(xué)可以說是生命科學(xué)的核心。”陳暢對《中國科學(xué)報》說，“但這樣重要的一個學(xué)科，卻長期在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用轉(zhuǎn)化的瓶頸中苦苦求索，可謂‘上不著天，下不著地’。作為這個領(lǐng)域的學(xué)者，我們有責(zé)任做一些事情推動它的突圍。”
殊途同歸，他們都在關(guān)注這個領(lǐng)域
陳暢的“氧化還原朋友圈”是一點點擴展起來的。
2024年深秋，在一場學(xué)術(shù)交流中，中國科學(xué)院院士、生物物理研究所研究員閻錫蘊向陳暢表達了對氧化還原生物學(xué)的興趣。2007年，閻錫蘊研究組發(fā)現(xiàn)了“納米酶”，并從此開辟了一個嶄新的研究領(lǐng)域。近年來，這個領(lǐng)域進入突飛猛進的臨床轉(zhuǎn)化期，研究者致力于讓納米酶在診斷和治療上發(fā)揮更大的作用。
“也是從這時起，我開始關(guān)注氧化應(yīng)激。”閻錫蘊說，“我們研究的各種疾病，包括腫瘤、心腦血管疾病、神經(jīng)退行性疾病等，都有復(fù)雜的致病原因，但如果要找一個共同原因的話，那就是氧化應(yīng)激的失衡。而納米酶獨特的催化性能，表現(xiàn)出調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激的良好潛力，也因此有望成為一類重要的新型藥物。”
閻錫蘊（左）與陳暢合影
但她很快發(fā)現(xiàn)，目前人們對生命體內(nèi)氧化還原的“全景圖”所知甚少，而對氧化還原的精準(zhǔn)調(diào)控依然是世界難題。在這種情況下，納米酶縱有一身本事也很難“干得漂亮”。她對陳暢表示，希望和氧化還原領(lǐng)域的學(xué)者深度合作，通過建立更加成熟準(zhǔn)確的科學(xué)方法，更好地發(fā)揮納米酶的臨床潛力。
首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師陳彪主治帕金森病，他也非常關(guān)心這個領(lǐng)域的最新動態(tài)。“在健康人體內(nèi)，神經(jīng)遞質(zhì)的代謝反應(yīng)運行良好，不會產(chǎn)生大量毒素，產(chǎn)生了也能及時清除。但隨著年齡增長，代謝中的氧化和還原平衡被打破，就會造成毒素的囤積進而破壞神經(jīng)系統(tǒng)。”他向《中國科學(xué)報》解釋，“我們現(xiàn)有的治療方法，大多聚焦于毒素積累后如何挽救受損的神經(jīng)系統(tǒng)。但有了氧化還原生物學(xué)的視角，或許可以從毒素產(chǎn)生的環(huán)節(jié)就開始干預(yù)。這就體現(xiàn)了從‘治標(biāo)’到‘治本’，再到‘治未病’的思路變遷。”
陳彪在一次戰(zhàn)略研討會上，聽到了陳暢的匯報：她帶領(lǐng)的國家重點研發(fā)計劃團隊正致力于建立一種全面評估氧化還原狀態(tài)的方法。這一方法的建立有望為帕金森病臨床診治提供重要的參考——這讓他產(chǎn)生了濃厚的興趣。
北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院教授陳曉偉的方向是糖脂代謝，他發(fā)現(xiàn)一個脂代謝相關(guān)蛋白能夠引起氧化應(yīng)激，于是聯(lián)系陳暢開展合作。他對陳暢笑道：“這個科學(xué)問題‘水太深’。如果不是恰好認(rèn)識你，這個方向我大概就不會做下去了。”
這件事讓陳暢深有感觸：“很多科研人員在研究中一旦觸及氧化還原相關(guān)的問題，往往會選擇‘淺嘗輒止’，某種程度上也是無奈的‘不得不止’。只有讓更多人知道可以和氧化還原生物學(xué)學(xué)者開展合作以及如何合作，很多問題才能深入探索下去。”
就這樣，陳暢身邊陸陸續(xù)續(xù)，集結(jié)起越來越多的同路人。在與學(xué)術(shù)同行的一次次碰撞和共鳴中，她也深深感到，當(dāng)前氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的發(fā)展水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其他學(xué)科的交叉需求。這讓她逐漸萌生了想要做些什么的使命感。
瞄準(zhǔn)“真正的大問題”
2024年11月，陳暢主持舉辦了第十一屆亞洲自由基研究國際會議暨2024中國氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)大會。會上她當(dāng)選為亞洲國際自由基學(xué)會主席。
這場會議集結(jié)了來自世界各地700余名科學(xué)家，學(xué)術(shù)背景覆蓋代謝、腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)科學(xué)等諸多學(xué)科，其中不乏多個國家和地區(qū)的氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)帶頭人。就連國際自由基學(xué)會主席Giovanni E. Mann也不禁感嘆：“這次亞洲自由基國際會議，實現(xiàn)了亞洲、歐洲、澳洲、美洲多洲融合的愿景，充分展示了國際化特點。這是促進和加強國際合作非常好的契機，希望未來能在此基礎(chǔ)之上，把氧化還原研究國際合作推向新的高度。”
氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)未來發(fā)展路線圖論壇
作為大會主席，陳暢并不希望大會的“熱鬧”只停留在表層。她代表中國生物物理學(xué)會氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)分會提出了兩大目標(biāo)：第一，梳理并繪制氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)未來20年的研究路線圖，以指導(dǎo)領(lǐng)域發(fā)展；第二，推動一個由中國牽頭發(fā)起的氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)國際大科學(xué)計劃。這些提議都得到了國際同行們的積極響應(yīng)。為繼續(xù)推動兩大目標(biāo)落實，即將于2025年6月召開的國際自由基大會還首次新增了“氧化還原生物學(xué)當(dāng)前主題和未來方向的討論”專題，并邀請陳暢主持。
盡管并未參會，但閻錫蘊也對這個領(lǐng)域當(dāng)前的熱烈氛圍深深觸動。在她看來，中國已經(jīng)具備牽頭開展氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)大科學(xué)計劃的基礎(chǔ)——擁有一批在這個領(lǐng)域具有國際前沿水平的研究團隊、能夠匯集不同領(lǐng)域?qū)W者并引領(lǐng)大規(guī)模交叉研究的號召力、極其豐富的臨床資源儲備以及國家政策對大科學(xué)計劃的支持。
“我很期望看到，我們國家在一些還沒完全熱起來的領(lǐng)域提前布局，建立話語權(quán)。氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)是一個很有潛力的切入點。”閻錫蘊說。她同時建議：“科學(xué)家有必要全面分析國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，瞄準(zhǔn)一到兩個關(guān)鍵科學(xué)問題，通過跨領(lǐng)域合作建立有效的研究方法。我相信，一旦在某個點上出現(xiàn)突破，這個領(lǐng)域就會迅速發(fā)展起來。”
解碼氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)國際合作計劃衛(wèi)星會議
陳曉偉則感嘆道：“在上世紀(jì)短暫的‘黃金時代’后，氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)撞上了一堵很高很厚的墻。過去20多年間，很多人離開了這個領(lǐng)域，但也有人一直在堅守。我希望看到大家在墻上鑿出一個缺口，或者建造一架云梯翻墻而過。不管用什么方法，只要突破了這道墻，我們一定會看到一片全新的天地，我們對整個生命世界的理解也許會發(fā)生巨大的改變。”
過去幾十年間，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（原中國科學(xué)院生化細(xì)胞所）研究員李伯良曾經(jīng)建議開展關(guān)于RNA、細(xì)胞質(zhì)膜、淋巴循環(huán)等多項重大研究計劃。在他看來，以往生命科學(xué)領(lǐng)域的重大研究項目主要聚焦在蛋白質(zhì)、DNA、RNA等生物大分子的功能體系，但一直缺乏對生命體“能量代謝體系”層面的關(guān)注，而氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)研究則恰恰填補了這一空白。
“科學(xué)家除了研究自己的課題，還有一個很重要的使命，就是思考領(lǐng)域里真正的大問題是什么。從細(xì)胞質(zhì)膜到氧化還原，都涉及生命最基礎(chǔ)、最基本的問題。這也是值得我們投入資源和精力去布局和引領(lǐng)的方向。”李伯良說。
“不管是繪制研究路線圖還是發(fā)起大科學(xué)計劃，難度都很大，但我們還是努力向著這樣的愿景出發(fā)。”陳暢說，“這不是單槍匹馬、閉門造車就實現(xiàn)的目標(biāo)，我們期待更多志同道合者的加入，共同推動氧化還原生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的跨越式發(fā)展，深化人類對生命本質(zhì)的認(rèn)識，為攻克疾病難題、提高人類健康水平帶來新的希望。”
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